Фамилия Ливнев образована от прозвища Ливень. В русской традиции так могли назвать человека по особенностям характера или поведения: бурного, стремительного, неожиданного в поступках — как летний ливень. В метафорическом смысле прозвище давали и тому, кто работал быстро и напористо, «проливным» темпом, либо, наоборот, человеку с тяжелым, «грозовым» нравом.

Словообразовательная модель фамилии проста: суффикс -ев присоединился к основе «Ливн-». Это типичный патронимический (или, точнее, прозвищный) суффикс, указывающий на принадлежность: «сын Ливня». В русских фамилиях суффикс -ев пишется после мягких согласных и шипящих, что здесь и соблюдено. Если бы прозвище звучало как «Ливень», то фамилия могла бы быть Ливеньев, но закрепилась более краткая форма.

Существует и вторая, менее очевидная версия, связанная с географическими названиями. В некоторых регионах России встречаются топонимы Ливны (город в Орловской области) или речки с похожим корнем. Однако фамилия Ливнев не происходит напрямую от названия города Ливны — от него образовалась бы фамилия Ливенский или Ливнин. Связь с топонимом возможна лишь опосредованно: если человека прозвали Ливнем по месту жительства (например, выходец из местности, где часто шли ливни), но это менее вероятно, чем прямое прозвище.

Фамилия Ливнев встречается преимущественно в центральной России, но не является массовой. В дореволюционных источниках её носители фиксировались в крестьянской и мещанской среде, что характерно для прозвищных фамилий, не связанных с дворянскими родами. Известных исторических деятелей с этой фамилией нет, что типично для фамилии, возникшей в народной среде и не попавшей в родословные книги.

Однокоренные фамилии — Ливень, Ливнин, Ливенцов — различаются суффиксами, но восходят к той же образной основе. Сравнение с ними показывает, что Ливнев — одна из самых прямых и прозрачных по значению форм: она сохраняет исходное прозвище почти без изменений, лишь добавляя родовой суффикс.